探究電流表三道試題的答案

孔慶臣++侯玉波++蘇福河

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）06-211-01

電流表是重要的電學測量儀器，自然成為中考的熱點內(nèi)容之一。近年來我們拜讀了有關表A的實驗試題受益匪淺，然而有些試題的參考答案值得商榷！現(xiàn)借貴刊一角陳述如下淺見，用以跟同行交流探討，并期望得到各位師長指教。

一、提出研討問題

（1）當表A選用“0.0～0.6A”量程時、其示數(shù)為0.4A；此時若把“0.6”和“3”兩個接線柱串入該電路中，觀察到的現(xiàn)象是__。給出的參考答案是：“指針不會偏轉(zhuǎn)”〔個別學生的解答卻是：∵表A的量程是“0.0～（3-0.6）A”即“0.0～2.4A”、分度值為0.08A，∴該表指針“指在第5個小格上”〕。

（2）正在顯示電路中電流大小的表A，此時若將被選用的兩個接線柱短路，則表A__。給出的參考答案是：“無示數(shù)”（注：課文p39已經(jīng)明確指出：“短路”是指“電路中的電流不流經(jīng)用電器，而在電源兩極之間直接構(gòu)成通路”；用一根導線連通表A被選用的兩個接線柱，電路中的電流仍要流經(jīng)用電器！課文里稱之為“短接”）。

（3）舊版課文里在《測量小燈泡的電阻》課后，編寫了表A的“內(nèi)接法”與“外接法”測量電阻的習題，并問“用這兩個電路測出的燈泡電阻相同嗎？如果略有不同，嘗試做出解釋”，給出的參考答案是：“在待測電阻R >> RA時（這時表A的分壓很小），內(nèi)接法誤差小”；“在待測電阻R << RV時（這時表V分流很小），外接法誤差小”。

為了驗證上述參考答案的對與錯，唯一正確的途徑就是揭開表A內(nèi)部電路構(gòu)成的面紗！

二、探究解答依據(jù)

1、表內(nèi)的電路構(gòu)成

磁電系的表A內(nèi)部電路連接如圖1所示：接線柱“3”跟“-”之間是用掛錫的粗銅導線連接的，經(jīng)粗略測量計算4種表A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其阻值約是0.0007Ω～0.0009Ω；“0.6”跟“3”接線柱之間，是用掛錫較長稍細銅導線連接的，其阻值約為0.0029Ω～0.0035Ω。

2、表內(nèi)的電流路徑及電阻大小

（1）當表A選用“0.0～0.6A”量程時，表內(nèi)的電流路徑如圖2所示；可知絕大部分的被測電流I，是通過由I2所示的路徑流出表A的；而能使表針偏轉(zhuǎn)的電流I1路徑里電阻R0的值，據(jù)有關資料介紹約為 0.05Ω（注：有人把R0 看成是串入電路中表A兩個接線柱之間的電阻值，顯然與事實不符！）。從圖中不難發(fā)現(xiàn)I2與I1的路徑是并聯(lián)的！由此不難算出：當表A選用“0.0～0.6A”量程時，“0.6”與“-”兩個接線柱之間的最小電阻（忽略“游絲”和“線圈”的阻值等）R小≈0.00404Ω！

（1）當表A選用“0～3A”量程時（略）。

三、給出正確答案

依據(jù)上述可以認定的基本事實，自然就會得出下列的正確答案：

1、表A的“第三量程”：

如圖3所示：若讓電流從“0.6”接線柱流進表內(nèi)、從接線柱“3”流出表外，那么該表是能夠測量電流的！在教師的引導下，學生能夠設計出如圖4所示的校表方案電路示意圖：表A是選用“0.0～0.6 A”量程的標準電流表，表A1是把“0.6”與“3”接線柱串入電路中的校正電流表，用滑動變阻器控制電路中的電流，數(shù)次實測記錄如下：當電路中的電流=0.1A、0.2A……和0.6A時，表A1的指針恰好指在第4個、第8個……和第24個小格上！此時表A1的分度值順次為0.1A/4=0.2A/8……=0.6A/24=0.025A！而表A1的刻度盤上共有30個小格，可知表A1的最大測量值為：0.025A×30=0.75A！即表A的第三個量程（必須“讓電流從‘0.6接線柱流進表內(nèi)、從接線柱‘3流出表外”）是：“0.00～0.75A”、最小分度值為0.025A！幾十年的實驗教學實踐證明（如“-”接線柱松動時等），該量程是有實用價值的。

由此可知：“示數(shù)為0.4A的表A，此時若把‘0.6和‘3兩個接線柱再串入上述電路中時，可能觀察到的現(xiàn)象是__”的正確答案是：“若讓電流從‘0.6接線柱流進表內(nèi)、從接線柱‘3流出表外，該表指針恰好指在（0.4 A/0.025 A=16）第16個小格上！若讓電流從‘3流進表內(nèi)、從‘0.6流出表外，則該表指針將會逆時針偏轉(zhuǎn)或損壞”。

2、表A的“短接”示數(shù)

由圖1可知：用一根導線直接連通表A任何兩個接線柱，不論表A選用哪個量程，均為擴大表A的量程！表A的指針肯定會偏轉(zhuǎn)（注：跟“短接”前相比較，指針偏轉(zhuǎn)的幅度將會減小）！進而應該重新審視高中物理：“怎樣擴大表A量程”等問題。

3、表A的“內(nèi)”“外”接法

由上述可知：當表A選用“0.0～0.6A”量程時，“0.6”與“-”兩個接線柱之間的電阻為（0.00336～0.00404）Ω<< R燈，似乎釆用“內(nèi)接法誤差小”！但當表A指針滿偏時，“0.6”與“-”兩個接線柱之間的電壓降△U≈（2.0 ～2.4）m V！當表V選用“0～3V”量程、在最小分度值僅為0.1 V=100 mV的面板上，怎樣讀出上述電壓值呢？ 經(jīng)查四種表V的《說明書》可知：“0～3V”量程的表內(nèi)電阻為（2.81～2.94）kΩ>> R燈，這似乎釆用“外接法誤差小”！而表頭電流均約為“1.0mA”！當表A選用“0.0～0.6A”量程、在最小分度值僅為0.02 A=20mA的面板上，能夠讀出上述電流值嗎？綜上所述，當使用實驗室里常規(guī)配備的、精密度僅為2.5級的表A和表V等電學器材，在中學做“用伏安法測電阻”的實驗中，是完全可以忽略表A的“降壓”作用和表V的“分流”作用的！據(jù)此，新教材刪掉了上述相關內(nèi)容和習題，我們都是贊成的。向提供圖片和提出很好修改建議的王秀峰高級教師致謝！以上謬誤難免，敬請各位師長斧正。